Особенность литого асфальтобетона по сравнению с горячим. Литой асфальтобетон: особенности материала, технология изготовления и применение. Технические характеристики и свойства

Способ приготовления литой асфальтобетонной смеси относится к области производства дорожно-строительных материалов. Технической задачей, решаемой изобретением, является сокращение времени приготовления литой асфальтобетонной смеси, снижение энергозатрат при обеспечении теплоустойчивости, сохранении подвижности смеси и повышении экологической безопасности. Способ заключается в перемешивании предварительно разогретых минеральных каменных материалов, битума и серы до однородной массы. Согласно изобретению сера может находиться в порошкообразном или жидком состоянии. При этом серу смешивают с разогретыми до температуры 160-180 o С минеральными каменными материалами в количестве 3-6% от массы минеральных материалов. После перемешивания полученной массы до однородного состояния вводят разогретый до 140-160 o С нефтяной битум в количестве 5-8% от массы минеральных материалов, вновь перемешивают компоненты. Полученный в результате литой асфальтобетон характеризуется повышенной теплоустойчивостью, водостойкостью при сохранении подвижности. При этом время приготовления смеси сокращается в 2 раза. 1 з.п. ф-лы, 1 табл.

Изобретение относится к области производства дорожно-строительных материалов, в частности к приготовлению асфальтобетонных смесей. Известен способ приготовления литой асфальтобетонной смеси, включающий смешение компонентов в виде разогретых до температуры 190-240 o С минеральных материалов с битумом, нагретым до 160-180 o С. Приготовленная смесь имеет температуру 165-240 o С . Недостатком этого способа приготовления литых асфальтобетонных смесей является: - использование нефтяных глубокоокисленных вязких дорожных битумов с температурой вспышки не ниже 240 o С, характеризующихся при 25 o С глубиной проникания иглы от 50-60 ед, температурой размягчения по методу КиШ не менее 52 o С, температурой хрупкости не выше -12 o С. Известен способ приготовления литой асфальтобетонной смеси, принятый в качестве прототипа, согласно которому приготовление смеси осуществляется путем смешения нагретого до 145-150 o С битума в количестве 4-6% с серой в виде тонкодисперсного отстоя очистки серы в соотношении 1:1 (в пересчете на серу) в течение 60-120 с, полученное серобитумное вяжущие смешивают с нагретым до 140-150 o С известняковым минеральным порошком в соотношении 1:1,5 в течение 30-60 с, а затем полученную смесь перемешивают с нагретым до 140-150 o С минеральным материалом в течение 15-30 с . Недостатками этого способа приготовления литых асфальтобетонных смесей являются: - длительное время приготовление смеси 105-210 с; - необходимость предварительного разогрева минерального порошка до 140-150 o С при приготовлении литой асфальтобетонной смеси; - большая пылимость тонкодисперсного отстоя серы. Технической задачей, решаемой изобретением, является сокращение времени приготовления литой асфальтобетонной смеси при сохранении теплоустойчивости, подвижности смеси и повышении экологической безопасности. Для достижения указанного результата в способе приготовления литой асфальтобетонной смеси, включающем перемешивание нагретых минеральных материалов с нагретым битумом и серой, сначала минеральные каменные материалы, нагретые до температуры 160-180 o С, смешивают без предварительного подогрева с минеральным порошком в течение 15-20 с, а затем вводится сера в порошкообразном или жидком состоянии в количестве 3-6% от массы минеральных каменных материалов и перемешивается в течение 20-30 с, после чего вводят битум в количестве 5-8% от массы минеральных материалов и перемешивают в течение 20-30 с. Общее время приготовления смеси составляет 55-80 с. Сера, введенная непосредственно на минеральные материалы, активирует поверхность минерального материала, обеспечивает лучшую адгезию битума. По способу-прототипу и по предлагаемому способу приготовили литую асфальтобетонную смесь следующего состава, %: Щебень гранитный (фракции 5-15) - 14 Песок природный - 69 Минеральный порошок - 17 Битум, % от массы минеральных материалов - 5 Сера (в порошкообразном состоянии), % от массы минеральных материалов - 5
Способ-прототип и предлагаемый способ реализованы на следующих примерах. Пример 1 (прототип). В нагретый до 145 o С битум вводили порциями холодную тонкодисперсную серу в количестве 5% от массы минеральных материалов в соотношении 1:1 (соответствие прототипу в пересчете на серу) и перемешивали в течение 80 с. Полученное серобитумное вяжущее перемешивали с нагретым до 145 o С известняковым минеральным порошком в соотношении 1:1,5 в течение 40 с и окончательное перемешивание с минеральным материалом, нагретым до 145 o С в течение 30 с. Общее время перемешивания составляло 150 с. Пример 2
Нагретые щебень и песок до температуры 170 o С перемешивали с минеральным порошком в течение 10 с, после чего в смеситель вводили серу в количестве 5% от массы минеральных материалов и перемешивали в течение 15 с. В полученную смесь вводили разогретый до температуры 140 o С битум в количестве 5% от массы минеральных материалов, осуществляли перемешивание до однородной массы в течение 15 с. Общее время перемешивания составляло 40 с. Пример 3
Нагретые щебень и песок до температуры 170 o С перемешивали с минеральным порошком в течение 15 с, после чего в смеситель вводили серу в количестве 5% от массы минеральных материалов и перемешивали в течение 20 с. В полученную смесь вводили разогретый до температуры 140 o С битум в количестве 5% от массы минеральных материалов, осуществляли перемешивание до однородной массы в течение 20 с. Общее время перемешивания составляло 55 с. Пример 4
Нагретые щебень и песок до температуры 170 o С перемешивали с минеральным порошком в течение 20 с, после чего в смеситель вводили серу в количестве 5% от массы минеральных материалов и перемешивали в течение 30 с. В полученную смесь вводили разогретый до температуры 140 o С битум в количестве 5% от массы минеральных материалов, осуществляли перемешивание до однородной массы в течение 30 с. Общее время перемешивания составляло 80 с. Пример 5
Нагретые до температуры 170 o С щебень и песок перемешивали с минеральным порошком в течение 30 с, после чего в смеситель вводили серу в количестве 5% от массы минеральных материалов и перемешивали в течение 40 с. В полученную смесь вводили разогретый до температуры 140 o С битум в количестве 5% от массы минеральных материалов, осуществляли перемешивание до однородной массы в течение 40 с. Суммарное время приготовления - 110 с. Были испытаны литые асфальтобетонные смеси, приготовленные по известному способу (прототипу) и по предлагаемому способу, а также образцы литого асфальтобетона из этих смесей. Результаты испытаний приведены в таблице. Из таблицы видно, что литые асфальтобетонные смеси, приготовленные в течение 55-80 с по предлагаемому способу, обеспечили получение всех технических показателей на уровне прототипа. Источники информации
1. ТУ 400-24-15 8-89* "Смеси асфальтобетонные литые и литой асфальтобетон. Технические условия". 2. А. С. СССР 1474133, МПК С 04 В 26/26, опубл. 23.04.1989, 3 с. (прототип).

Формула изобретения

1. Способ приготовления литой асфальтобетонной смеси, включающий перемешивание нагретых минеральных каменных материалов с нагретым битумом и серой, отличающийся тем, что сначала минеральные каменные материалы, нагретые до температуры 160-180 o С, смешивают с серой в порошкообразном или жидком состоянии, в количестве 3-6% от массы минеральных каменных материалов, а после перемешивания в полученную смесь вводят нефтяной битум в количестве 5-8% от массы минеральных каменных материалов. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что используют нефтяной битум, имеющий при 25 o С глубину проникания иглы более 60 ед.

РИСУНКИ

NF4A Восстановление действия патента СССР или патента Российской Федерации на изобретение

Литой асфальтобетон пользуется большой популярностью в Европе. В России данный вид асфальта менее распространен ввиду дороговизны оборудования и самой асфальтной смеси. Тем не менее, литой асфальт является самым качественным средством для строительства новых дорог, парковок и мостов

Литой асфальт отличается от обычного асфальтобетона технологией укладки. Состав у обеих смесей приблизительно одинаковый, то есть компоненты асфальта одни и те же (щебень, минеральный порошок, песок и битум), но их пропорции разные. Так, литой асфальтобетон содержит повышенное количество битума (от 8 до 10% от всей массы) и минерального порошка (от 20 до 30%), что делает его тягучим и в некоторой степени жидким.

Технология укладки литого асфальта предполагает заливание необходимого участка асфальтобетонной смесью. Асфальт разравнивается вручную либо с помощью специальной установки. Уплотнения катком литого асфальта не требуется

Литой асфальтобетон (англ. Mastic asphalt ,) - дорожно-строительный материал, один из видов асфальтобетона ; застывшая в процессе охлаждения и сформировавшаяся в покрытии литая асфальтобетонная смесь.

В соответствии с ГОСТ Р 54401-2011 «Асфальтобетон дорожный литой горячий. Технические требования» смесь асфальтобетонная литая - «литьевая смесь, с минимальной остаточной пористостью, состоящая из зерновой минеральной части (щебня, песка и минерального порошка) и вязкого нефтяного битума (с полимерными или другими добавками, или без них) в качестве вяжущего вещества, укладка которой производится по литьевой технологии, без уплотнения, при температуре смеси не менее 190°С ».

Литой асфальтобетон в зависимости от температуры , а также величины и времени приложения нагрузки, проявляет себя как упруго-эластичный и вязко-пластичный материал. Отличие литых полимерасфальтобетонов в том, что они производятся с применением битумов, модифицированных добавками полимеров, полимерно-битумного вяжущего (далее ПБВ).

асфальтобетон дорожный литой горячий: Застывшая в процессе охлаждения и сформировавшаяся в покрытии смесь асфальтобетонная дорожная литая горячая.

асфальтогранулят: Материал, получаемый в результате фрезерования существующего асфальтобетонного покрытия (переработанный асфальтобетон).

выравнивающий слой: Слой переменной толщины, который наносится на имеющийся слой или поверхность с целью создания нужного профиля поверхности для устройства следующего конструктивного слоя равномерной толщины.

дефлегматор: Специальные добавки на основе природных восков и синтетических парафинов с температурой плавления от 70 °С до 140 °С, используемые для модификации нефтяных вяжущих с целью снижения их вязкости.

кохер (мобильный кохер): Специальный передвижной котел-термос для транспортирования смеси литой, оборудованный обогревом, системой перемешивания (с автономным приводом или без него) и приборами для обеспечения контроля температуры смеси литой.

метод втапливания «по горячему»: Технологический процесс создания шероховатой поверхности верхнего слоя дорожного покрытия путем нанесения на еще неостывшую после укладки литую смесь зерновой минеральной смеси (фракционированного песка или щебня) или черненого щебня.

Применение в различных странах[

В 1910-1950-е гг. XX века наибольшее применение литые асфальтобетоны нашли в Германии, где продолжались совершенствования методов укладки, подбора рецептур, расширялась сфера применения материала. В 1908 году в Берлине и Франкфурте-на-Майне были уложены первые литые асфальтобетоны. С конца 1920-х годов в составах литых смесей стал применяться тринидадский асфаль т из озера Пич-Лейк .

В начале пятидесятых годов был изобретён первый укладчик для литого асфальтобетона.

Российская история применения литого асфальта связана, в первую очередь, с обнаружением и разработкой природных месторождений битумосодержащих доломитов в Поволжье , в районе Сызрани .

В России асфальтовое дело развилось с 1873 , когда обнаружили пропитанный природным битумом песчаник в Сызранском уезде. Это дало возможность основать производство гудрона и мастики из местных материалов отличного качества. Сызранский асфальт был прочнее западноевропейских аналогов и плавился при более высокой температуре.

Современными исследованиями литого асфальтобетона в СССР занимались несколько научных центров. Однако, в отличие от Западной Германии, литые асфальтобетоны не получили широкой практики.

С 2012 года введены в действие российские стандарты на литой асфальтобетон - ГОСТ 54400-2001 «Асфальтобетон дорожный литой горячий. Методы испытаний» и ГОСТ 54401-2011 «Асфальтобетон дорожный литой горячий. Технические требования».

Стандарты согласованы с европейскими нормативами..

Литые асфальтобетоны отличаются от традиционных тем, что в состав их смеси добавляют битум от 7,5% до 10% от общего объема , а так же полимеры модифицированные разными добавками, например минеральные порошки, которые могут составлять в объеме от 20% до 30%. Общий объем такого вяжущего вещества составляет от 28% и выше.

Укладка асфальтобетонной смеси производится по литьевой технологии в которой не используется никакой техники уплотнения, такой как вибрирование. Температура бетонной смеси при укладке должна быть не менее 190°С . В зависимости от температуры и величины нагрузки, а так же от времени действия нагрузки литой асфальтобетон ведет себя как упруго-эластичный материал.

Литой асфальтобетон - это один из видов асфальтобетона, являющийся дорожно-строительным материалом получаемый в процессе застывания литой асфальтобетонной смеси.

Общие сведения

Литая асфальтобетонная смесь - это смесь с минимальной пористостью состоящая из минеральной зерновой части песка, щебня, минерального порошка, и из нефтяного битума с полимерными добавками или без них, который используется в качестве вяжущего вещества.

Литые асфальтобетоны отличаются от традиционных тем, что в состав их смеси добавляют битум от 7,5% до 10% от общего объема, а так же полимеры модифицированные разными добавками, например минеральные порошки, которые могут составлять в объеме от 20% до 30%. Общий объем такого вяжущего вещества составляет от 28% и выше.

Укладка асфальтобетонной смеси производится по литьевой технологии в которой не используется никакой техники уплотнения, такой как вибрирование. Температура бетонной смеси при укладке должна быть не менее 190°С. В зависимости от температуры и величины нагрузки, а так же от времени действия нагрузки литой асфальтобетон ведет себя как упруго-эластичный материал.

Классификация литого асфальтобетона

Основной метод классификации асфальтобетонов является разделение их по размеру самой крупной частицы минерального материала. Так же асфальтобетон можно классифицировать целям его применения, а так же по методу укладки.

Классификация асфальтобетона по наибольшему размеру зерна минеральной части:

• 20 мм - в данном типе бетона содержится от 30% до 50% фракций размером более 5 мм, рекомендуемая толщина слоя из такого бетона от 40 до 50 мм, такой асфальтобетон применяют для нового строительства, а так же для капитального и ямочного ремонта дорог;
• 15 мм - в данном типе бетона содержится от 15% до 30% фракций размером более 5 мм, рекомендуемая толщина слоя из такого бетона от 30 до 45 мм, такой асфальтобетон применяют для нового строительства, для капитального и ямочного ремонта дорог, а так же для строительства тротуаров;
• 10 мм - в данном типе бетона содержится от 0% до 15% фракций размером более 5 мм, рекомендуемая толщина слоя из такого бетона от 20 до 35 мм, такой асфальтобетон применяют для строительства тротуаров и велосипедных дорожек.

Свойства литого асфальтобетона

Достоинства литого асфальтобетона

Литой асфальтобетон малогорючее вещество не распространяющее пламени. Так же он обладает малым коэффициентом теплопроводности, в сравнении с обычным бетонов у асфальтобетона данный коэффициент в 2 раза меньше.

Так же асфальтобетон является звукоизолирующим и пароизолирующим материалом, при слое такого бетона в 35 мм наблюдается снижение шума до 14 дБ.

Кроме литых асфальтобетонов так же существуют и традиционные уплотняемые асфальтобетоны. Но у литых асфальтобетонов имеются некоторые достоинства, которые дают им преимущество перед традиционными, это например водонепроницаемость и долговечность. Кроме того, значения обоих параметров можно увеличит в разы добавив в состав литой асфальтобетоной смеси модифицированный термоэластопластами дорожный битум.

Недостатки литого асфальтобетона

К недостаткам литого асфальтобетона можно отнести:

• высокая стоимость смеси;
• необходима специальная техника для того, чтобы доставить и уложить асфальтобетон;
• низкая устойчивость к пластическому колееобразованию, особенно это происходит тогда, когда в лаборатории состав бетонной смеси был плохо подобран или были нарушены технологические процессы производства;
• низкая устойчивость к появлению трещин в зимний период, особенно это заметно тогда, когда в составе литого асфальтобетона используется немодифицированный битум у которого часто наблюдается повышенная температурная хрупкость по Фраасу.

• водонепроницаемость - которая в несколько раз выше, чем у традиционных уплотняемых асфальтобетонов;
• высокая степень сцепления поверхностей слоев, особенно к нижележащим слоям - данное свойство улучшается при высокой температуре укладки асфальтобетоной смеси;
• повышенная долговечность или как ее еще называют усталостная трещиностойкость - данное свойство позволяет противостоять разного рода нагрузкам в довольно широком диапазоне частот и амплитуд колебаний в течении всего эксплуатационного цикла асфальтобетоной поверхности;
• низкая восприимчивость к колебаниям, а так же способность гасить их;
• невосприимчивость к коррозии;
• антибактериальная устойчивость и экологичность.

Технология циклического приготовления асфальтобетонных смесей включает: (рис. 5.11)

хранение небольшого запаса каменных материалов (песка и щебня) в бункерах-преддозаторах и предварительное дозирование влажных щебня и песка;

нагрев и сушку каменных материалов в сушильном барабане;

сортировку (рассев) нагретых минеральных материалов по фракциям и складирование в «горячих» бункерах;

дозирование нагретых каменных материалов по фракциям на весовой площадке и подача в смеситель;

нагрев минерального порошка в теплообменнике;

дозирование минерального порошка на весовой площадке (или в отдельном дозаторе) и подачи в смеситель;

сухое (без вяжущего) перемешивание минерального материала в смесителе;

нагрев вяжущего (битума или ПБВ) в рабочей емкости;

дозирование и подачу вяжущего в смеситель;

мокрое (с вяжущим) перемешивание компонентов в смесителе;

выгрузку готовой смеси в кузов транспортного средства или через подъемное устройство («горячий» элеватор или скиповый подъемник) в бункер-накопитель готовой смеси;

выгрузку готовой смеси из бункера-накопителя в транспортное средство.

Рис. 5.11. Технологическая схема приготовления асфальтобетонной смеси в установке циклического действия.

1. Бункеры-дозаторы, 2. Сборный конвейер, 3. Конвейер сушильного барабана, 4. Сушильный барабан, 5. «Горячий» элеватор, 6. Смесительная башня, 7. Накопительный бункер, 8. Элеватор минерального порошка, 9. Силос минерального порошка, 10. Пылеуловитель и силос пыли, 11. Пылесос-вентилятор, 12. Битумный бак-цистерна, 13. Нагреватель масла, 14. Кабина управления.

9. Особенности приготовления литых асфальтобетонных смесей.

В настоящее время свойство литого а/б нормируется двумя документами:

ГОСТ Р 544-01;

ТУ 5718-002-04000633-2006,

которые частично дублируют друг друга, типы смеси и области их применения приведены в таблице:

Классификация и область применения литых а/б смесей.

Преимущества литого а/б.

Эластичность и водонипраницаемость литого а/б препятствует образованию колеи, значительно увеличивает трещиностойкость дорожного покрытия. повышает безопасность движения.

Применение литого а/б возможно в местах, где укладка уплотняемых смесей невозможна или затруднена.

Может быть повторно использован после расплавления.

Материалы для приготовления литых смесей.

1. Щебень (получаемый дроблением твердых горных пород, соответствующий требованиям ГОСТ 8267-93).

2. Песок (из отсевов дробления, природный песок, а так же их смеси, соответствующие требованиям ГОСТ 8736-93).

Для приготовления литых смесей, в качестве вяжущего применяют битумы нефтяные, дорожные, вязкие марок БНД 40/60, БНД 60/90 по ГОСТ 22245-90.

Опят производства литых смесей на АБЗ показал, что на покрытиях или ремонтных картах литого а/б часто образуются пластические деформации, это связано с недостаточной жесткостью материала, особенно при использовании битума БНД 60/90. Поэтому в последние годы все больше подрядчиков применяют литые смеси на ПБВ. А/б на ПБВ имеет более высокие прочностные показатели.

Приготовление литых а/б смесей производят на обычном оборудовании АБЗ и в специализированных установках.

Транспортирование литых а/б смесей.

КОХЕР (котлы) - в этих машин предусматривается нагрев, перемешивание в процессе транспортирования.

Для нагрева при транспортировании КОХЕРом литы а/б смесей используется автоматическая система с применением газовых горелок и горелок на жидком топливе. При чем, предусматривается возможность регулирования температуры нагрева от 100 до 200-300 C 0 .

В настоящее время за рубежом все большее внимание уделяется контролю условий хранения и транспортировании литых а/б смесей.

Представляет собой сложноструктурное композиционное вещество, широко применяемое в строительных целях. Основным отличием литого асфальта от асфальтобетона является процедура его укладки.

Изготовление смеси

В состав литого асфальта входят те же компоненты, что и для асфальтобетона, однако пропорции для замеса разные. Основными составляющими литой смеси являются щебень, песок, и битум. Однако сами ингредиенты немного отличаются составом. Песок используют природного происхождения или от отсева горных пород, а минеральный порошок - произведённый из высокоактивных

Количество битума и порошка значительно выше, чем у асфальтобетона, что делает литой вариант более тягучим и пластичным. Большинство производителей при изготовлении литой смеси применяют асфальтную крошку, что, несомненно, удешевляет процесс создания дорожного покрытия, но негативно сказывается на его свойствах.

Характеристики

Основным преимуществом данного вида покрытия служит полная водонепроницаемость из-за цельной, а не пористой структуры, благодаря чему повышается долговечность и расширяется сфера применения. При соблюдении технологических требований при изготовлении срок службы литого асфальта достигает полувека, что значительно дольше службы асфальтобетона.

Применение таких смесей позволяет сделать дорожное покрытие более гладким и уменьшить толщину, не потеряв при этом уплотняющего свойства. Данный тип асфальтобетона обладает повышенными коррозийными и износостойкими характеристиками, является устойчивым к временным изменениям и усталостным повреждениям, а также способен выдерживать огромные растяжения деформационного характера. Литой асфальт более устойчив к повреждению гусеничной техникой или шипованной резиной, выдерживает резкие перепады температур и длительное термическое воздействие. Для него не требуется применение уплотнительной смеси, а ремонт покрытия можно осуществлять и во время низких температур.

Недостатки

Однако данное покрытие имеет и отрицательные качества, к которым относят высокую стоимость изготовления в связи с применением повышенного количества дорогостоящих составляющих, а также необходимость применять профессиональную технику для укладки и замены асфальта (специализированных термо-миксеров и нагревателей). Кроме того, благодаря высокому содержанию битума страдают вяжущие показатели дорожного покрытия, из-за чего возникает потребность в дополнительных работах по прессовке черного щебня на установленный слой асфальтного покрытия.

Технология литого асфальта

Сама методика не является инновационной. Производство литого асфальта осуществляется на асфальтобетонных заводах в специальных битумомесильных конструкциях, похожих на огромные бетономешалки, по технологии, схожей с изготовлением обычного асфальтобетона. Готовая смесь имеет высокую температуру (от 200 С), которую поддерживают до использования материала по прямому назначению. При транспортировке литого асфальта необходимо постоянно перемешивать смесь и сохранять высокую температуру, для чего были созданы специальные машины - «кохеры», которые являются термо-миксерами.

Применение

Литой асфальтобетон используется для строительства трас и магистралей, дорожно-мостовых покрытий и пешеходных тротуаров. Кроме того, благодаря тягучим свойствам его применяют для гидроизоляции или устилания полов в помещениях. Широкую популярность литой асфальт получил из-за комфортного применения в ремонте дорожных ям в холодную пору года при минусовых температурах. Ведь данное покрытие легко выдерживает до минус 10 градусов и удобно заполняет пространство ямы.

Также применяется литой асфальт и для покрытий тротуаров. Это позволяет сохранять все положительные качества дорожки и придавать ей эстетичную форму и структуру. Сквозь такой тротуар не прорастает трава, не появляются трещины. Данное покрытие способно выдержать как высокую весовую нагрузку, так и перепад температур. Однако применение литой смеси в производстве тротуарной плитки не только сохраняет все полезные свойства асфальта, но и создаёт новые. Такой тротуар обладает повышенной термостойкостью и экологичностью, ведь температура нагрева плитки выше, что не даёт покрытию выделять в окружающую среду канцерогенные вещества.

Литой асфальт легко снимается и демонтируется, а также достаточно просто устанавливается повторно. Это обеспечивает экономию средств на ремонте. Использование качественного литого асфальтобетона для производства тротуарных плиток гарантирует длительный срок годности покрытия, который, в отличие от самого асфальта, может достигать 100 лет. Тротуар из литой смеси является оптимальным вариантом для использования на личных участках, ведь отличается высоким уровнем качества и экологичностью. Литой асфальтобетон благодаря широкому спектру полезных свойств и отсутствию недостатков идеально подходит для производства тротуарного покрытия.